KR20190062974A - 가변형 스노클 덕트 및 그것의 제어 방법 - Google Patents

가변형 스노클 덕트 및 그것의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하부 바디를 기준으로 상부 바디가 슬라이딩되어 전체 길이가 가변적이고, 상기 하부 바디의 상단부 및 상기 상부 바디의 하단부는 스틸 소재로 마련되며, 상기 상부 바디의 하단부에는 전자석이 결합됨으로써, 상기 전자석에 인가되는 신호에 의해 상기 상부 바디가 상기 하부 바디 측으로 슬라이딩 가능한 것을 특징으로 하는 가변형 스노클 덕트 및 이를 제어하는 방법으로서, 본 발명에 의하면, 덕트의 길이를 유지할 수 있으면서도 흡기부밍이 캐빈으로 유입되는 것을 최소화할 수 있게 한다.

Description

가변형 스노클 덕트 및 그것의 제어 방법{VARIABLE TYPE SNORKEL DUCT AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 스노클 덕트에 관한 것으로서, 특히 가변형으로 동작하는 스노클 덕트와 그것을 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
스노클 덕트는 엔진으로 외기를 흡입하도록 차량에 설치되는 것으로서, 도 1은 이러한 스노클 덕트가 고정적으로 설치된 사진에 해당한다.
도시와 같이 이러한 고정형의 스노클 덕트의 경우, 덕트 상단 그릴에서 소음이 발생하게 되는데, 그 위치가 캐빈(CABIN)의 위치에 대응되게 되어 캐빈 내부로 흡기 부밍이 유입하게 된다.
이 같은 스노클 덕트는 관로의 길이가 정해지면 부밍 주파수의 변경이 불가하다.
이를 해결하기 위해 덕트의 관로의 길이를 캐빈의 위치에 대응되지 않게 조절하거나 덕트의 재질을 변경함으로써 공진주파수의 하향을 도모할 수 있고, 덕트 관 내에 유로를 추가 설치하거나 연료량을 조절하여 흡기유량을 조절할 수도 있으나, 이에는 비용 및 시간이 과다하게 소요가 되고 근본적인 원인 해결에 한계가 있다.
또한, 덕트의 일정 이상의 길이 확보는 흡기의 신선도 확보를 위해 필수적이라 할 수 있다. 즉, 덕트로 유입되는 흡기의 온도가 낮을수록 연비에 유리하고, 흡기의 오염도에 따라서 에어클리너 부품의 수명에 영향을 미치기 때문이다.
이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
한국등록특허공보 제10-1673783호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 가변형 구조의 덕트와 이의 제어방법을 통해서 덕트의 길이를 유지할 수 있으면서도 흡기부밍이 캐빈으로 유입되는 것을 최소화할 수 있는 가변형 스노클 덕트 및 그것의 제어 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 관점에 의한 가변형 스노클 덕트는, 하부 바디를 기준으로 상부 바디가 슬라이딩되어 전체 길이가 가변적이고, 상기 하부 바디의 상단부 및 상기 상부 바디의 하단부는 스틸 소재로 마련되며, 상기 상부 바디의 하단부에는 전자석이 결합됨으로써, 상기 전자석에 인가되는 신호에 의해 상기 상부 바디가 상기 하부 바디 측으로 슬라이딩 가능한 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 하부 바디의 상단부와 상기 상부 바디의 하단부는 메인 스프링에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전자석에는 상기 전자석에 신호를 인가는 컨트롤러와 연결되는 센서가 결합된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 하부 바디의 상단부에는 스토퍼가 구비되어, 상기 스토퍼에 의해 상기 상부 바디의 최대 변위가 제한되는 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 상부 바디 및 상기 하부 바디의 내측에는 덕트 내관이 형성되고, 상기 덕트 내관에는 복수의 싸이클론 홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
다음으로, 본 발명의 일 관점에 의한 가변형 스노클 덕트 제어 방법은, 상부 바디와 하부 바디로 구성되는 가변형 스노클 덕트를 제어하는 방법에 있어서, ECU의 정보를 이용하여 흡기부압, 차속, 노면경사도 중 어느 하나 이상의 정보를 판단하여 정해진 기준을 초과하는 경우, 상기 상부 바디의 하단부에 결합된 전자석에 신호를 인가함으로써 상기 상부 바디가 상기 하부 바디 측으로 슬라이딩되도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 하부 바디의 상단부 및 상기 상부 바디의 하단부는 스틸 소재로 마련되고, 상기 하부 바디의 상단부와 상기 상부 바디의 하단부는 메인 스프링에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.
먼저, 상기 흡기부압을 판단하여, 상기 흡기부압이 -250mmAq를 초과하면 상기 상부 바디의 슬라이딩을 최대화하여 상기 가변형 스노클 덕트의 전체 길이가 최소화되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또는, 상기 차속을 판단하여, 상기 차속이 30KPH를 초과하면 상기 상부 바디의 슬라이딩을 최대화하여 상기 가변형 스노클 덕트의 전체 길이가 최소화되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기의 노면경사도의 판단은 GPS 정보를 추가 이용하는 것일 수 있고, 상기 노면경사도를 판단하여, 상기 노면경사도가 0도를 초과하면 상기 상부 바디의 슬라이딩을 최대화하여 상기 가변형 스노클 덕트의 전체 길이가 최소화되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 가변형 스노클 덕트 및 그것의 제어 방법에 의하면, 스노클 덕트의 가변이 가능하여 흡기부밍이 캐빈으로 유입되는 것을 최소화할 수가 있다.
그럼에도 필요에 따라서는 스노클 덕트의 길이를 최대한으로 유지함으로써 흡기의 오염도를 줄이고 연비가 나빠지지 않도록 한다.
그리고, 이와 같은 기능에 의해서 상품성의 증대를 가져올 수 있고, 에어클리너 부품의 내구수명을 증대시킬 수 있다.
또한, 덕트 자체의 강성도 증가된다.
그리고, 스노클 덕트의 길이의 제어에 있어, 차량의 상태에 맞게 제어함으로써 최적의 효과를 가져올 수 있게 한다.
도 1은 일반적인 고정형 스노클 덕트에 관한 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 가변형 스노클 덕트에 관한 것이다.
도 3은 도 2의 내부 상세 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 가변형 스노클 덕트의 슬라이딩 부위를 표시한 것이며, 도 5는 도 4의 A-A 단면이고, 도 6은 도 5의 B-B 단면을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 가변형 스노클 덕트 제어 방법을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 가변형 스노클 덕트 제어 방법에 의한 효과에 관한 실험 결과이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 가변형 스노클 덕트에 관한 것이고, 도 3은 도 2의 내부 상세 구조를 개략적으로 도시한 것이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 가변형 스노클 덕트의 슬라이딩 부위를 표시한 것이며, 도 5는 도 4의 A-A 단면이고, 도 6은 도 5의 B-B 단면을 도시한 것이다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 가변형 스노클 덕트를 설명하기로 한다.
본 발명의 가변형 스노클 덕트는 우선 덕트의 길이를 가변적으로 적용시킴으로써 흡기부밍을 최소화할 수 있도록 한다.
이를 위해, 도 2와 같이, 본 발명의 가변형 스노클 덕트는 상부 바디(10)와 하부 바디(20)로 구성되어, 상부 바디(10)가 하부 바디(20)에 대해서 가변적으로 제어되어 스노클 덕트 상부 그릴의 높이의 조절이 가능하게 하는 것이다.
도 3은 스노클 덕트의 내부를 일부만 개략적으로 도시한 것으로서, 도면부호 11은 상부 바디(10)의 하단부에 해당하고, 도면부호 21은 하부 바디(20)의 상단부에 해당한다.
고정된 상단부(21)에 대해 하단부(11)의 이동은 전자석을 이용하여 슬라이딩되게 한다. 이 같은 동작을 위해 하단부(11)와 상단부(21)는 스틸 소재로 마련된다.
이를 위해, 하단부(11)에는 전자석(31)이 결합되고, 전자석(31)은 가변형 가이드(33)에 의해 가이드되면서 이동하게 된다.
전자석(31)은 하단부(11)에 장착되고, 측면의 가변형 가이드(33)를 따라 하방으로 연장되어 장착된다.
전자석(31)에 결합되어 컨트롤러(controller)로부터 신호를 수신하는 센서(36)는 하단부(11) 측 전자석과 가변형 가이드(33) 측 전자석에 각각 결합된다.
그리고, 하단부(11)와 상단부(21)는 서로 메인 스프링(32)에 의해 연결된다.
그래서, ECU의 제어에 따라 컨트롤러를 통해 센서(36)에 제어 신호가 인계되면, 센서(31)를 통한 전류에 의해 전자석(31)이 자화하여 동작하게 됨으로써, 전자석(31)은 상단부(21)와 인력이 작용하여 도시상 좌측으로 이동하게 된다.
이는 상부 바디(10)가 하측으로 슬라이딩되어 전체 관의 길이가 짧아지는 방향이 된다.
그리고, 인력이 해제가 되면, 메인 스프링(32)의 복원력에 의해서 상부 바디(10)는 원위치로 복원되어 전체 관의 길이는 길어지게 되는 것이다.
이와 같이 동작됨으로써, 평상시에는 덕트 길이가 최대를 유지하며, 필요시 덕트 길이가 최소가 되게 하여 부밍을 최소화시키는 것이다.
나아가, 하부 바디(21)의 상단부(21)에는 스토퍼(34)가 마련된다.
스토퍼는 덕트의 길이변화를 제한하기 위해 구성되는 것으로서, 스토퍼를 통해서 가변형 덕트의 upper limit가 설정되게 하여 메인 스프링(32)이 과도하게 길이가 늘어나지 않게 한다.
또한, 가변형 가이드(33) 측 센서(36)에는 서브 스프링(35)이 결합되고, 인가된 제어 신호에 따라 센서가 서브 스프링(35)의 동작을 ON/OFF시킨다.
이와 같이 제어되는 서브 스프링(35)은 메인 스프링(32)의 lower limit를 제어하기 위한 것이다.
즉, 도시상 상측의 서브 스프링(35)과 같이 서브 스프링(35)이 작동되어 늘어난 상태인 경우에는 메인 스프링(32)의 권선 간에 서브 스프링(35)이 위치되어 메인 스프링(32)의 길이 변화를 제한하는 것이다. 반면, 도시상 하측의 서브 스프링(35)과 같이 서브 스프링(35)을 작동시키지 않는 경우에는 메인 스프링(32)의 슬라이딩을 제한없이 자유롭게 한다.
다음으로, 도 4의 덕트 슬라이딩 부위의 A-A 단면인 도 5와, 도 5의 B-B 단면인 도 6을 살펴보면, 하부 바디(20)의 내측에 형성된 덕트 내관(22)에 싸이클론 홀(23)이 형성되어, 흡입 공기 및 이물질이 덕트의 내관(22)과 외관 사이를 타고 흐르게 됨으로써(도 6의 화살표 방향이 공기 및 이물질의 이동 방향), 에어클리너 부품의 내구수명을 증대시키는 효과를 가져온다.
나아가, 덕트에 드레인 밸브를 추가 구성하여 이물질의 배출이 가능하다.
도 7은 본 발명의 가변형 스노클 덕트 제어 방법을 도시한 것이다.
도 7에서 참조되는 바와 같이, 본 발명의 가변형 스노클 덕트의 제어 방법에 의하면, 가변형 스노클 덕트의 Default 길이는 최대 높이가 되고, 그 상태에서, ECU 및 GPS 정보를 이용하여, 흡기부압, 차속, 노면경사도, 먼지측정 센서 경고, 운전자 S/W의 조건에 따라 판단하여 가변형 스노클 덕트의 높이가 최소화되고, 오픈량이 최대가 되도록 제어를 하여 부밍 및 흡기 조건을 최적화한다.
먼저, 흡기부압이 기준값을 넘으면 가변형 스노클 덕트의 길이를 최소화 제어한다.
이는 ECU 정보를 통해 판단하게 되고, 표 1의 예시와 같이, 기준 부압은 -250mmAq일 수 있다.
흡기부압[-mmAq] 0 50 100 150 200 250 300 350 400
DUCT 길이변화량(%) 0 0 0 0 0 100 100 100 100
Open량(길이변환)[환산] Full Closed Full Closed Full Closed Full Closed Full Closed Full Open Full Open Full Open Full Open
그리고, 오염도를 먼지측정 센서의 경고에 따른 ECU 정보를 통해, 센서 signal에 의해 덕트 길이 변화를 표 2와 같이 제어하게 된다.
센서 SIGNAL ON OFF
DUCT 길이 변화량(%) 0 100
OPEN량(길이변환)[환산] Full Closed Full Open
또한, 차속이 기준값을 넘으면 가변형 스노클 덕트의 길이를 최소화 제어한다.
이는 ECU 정보를 통해 판단하게 되고, 표 3의 예시와 같이, 기준 차속은 30KPH일 수 있다.
차속[KPH] 0 3 5 10 20 30 50 70 90
DUCT 길이변화량(%) 0 0 0 0 0 100 100 100 100
Open량(길이변환)[환산] Full Closed Full Closed Full Closed Full Closed Full Closed Full Open Full Open Full Open Full Open
그리고, 운전자의 의지에 따른 ECU정보를 통해, 이를 표와 같이 제어할 수 있다.
센서 SIGNAL ON OFF
DUCT 길이 변화량(%) 100 0
OPEN량(길이변환)[환산] Full Open Full Closed
마지막으로, GPS 정보와 ECU 정보를 통해서 노면경사도를 판단하여 그에 따라 가변형 스노클 덕트의 길이를 제어할 수 있다.
표 5는 그에 관한 예시를 나타내었고, 표의 예시와 같이, 기준 구배는 0도일 수 있다.
노면구배[도] -15 -10 -5 0 5 10 15
DUCT 길이변화량(%) 0 0 0 100 100 100 100
Open량(길이변환)[환산] Full Closed Full Closed Full Closed Full Open Full Open Full Open Full Open
노면 구배도는 GPS 정보를 통해 현재 높이와 나중 높이의 차이를 거리로 나눈 값으로 산출하고, 거리는 현재 속도와 나중 속도의 차이를 현재 시간과 나중 시간의 차이로 나눈 값으로 얻는다.
이를 위해 ECU를 통해서 시간 정보를 이용한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의해서 가변형 스노클 덕트를 제어하는 것에 의해서, 캐빈 내부로 유입되는 흡기부밍을 저감할 수 있고, 에어 클리너 부품의 내구수명을 증대시킬 수가 있다.
운전석을 기준으로 이에 관한 실험 결과, 도 8과 같이, 약 5dBA의 흡기부밍 저감 효과를 나타냄을 확인할 수 있었다.
이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
10 : 상부 바디
11 : 상부바디의 하단부
20 : 하부 바디
21 : 하부바디의 상단부
22 : 덕트 내관
23 : 싸이클론 홀
31 : 전자석 32 : 메인 스프링 33 : 가변형 가이드
34 : 스토퍼 35 : 서브 스프링 36 : 센서

Claims (11)

  1. 하부 바디를 기준으로 상부 바디가 슬라이딩되어 전체 길이가 가변적이고,
    상기 하부 바디의 상단부 및 상기 상부 바디의 하단부는 스틸 소재로 마련되며,
    상기 상부 바디의 하단부에는 전자석이 결합됨으로써, 상기 전자석에 인가되는 신호에 의해 상기 상부 바디가 상기 하부 바디 측으로 슬라이딩 가능한 것을 특징으로 하는,
    가변형 스노클 덕트.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하부 바디의 상단부와 상기 상부 바디의 하단부는 메인 스프링에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는,
    가변형 스노클 덕트.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전자석에는 상기 전자석에 신호를 인가는 컨트롤러와 연결되는 센서가 결합된 것을 특징으로 하는,
    가변형 스노클 덕트.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 하부 바디의 상단부에는 스토퍼가 구비되어, 상기 스토퍼에 의해 상기 상부 바디의 최대 변위가 제한되는 것을 특징으로 하는,
    가변형 스노클 덕트.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 상부 바디 및 상기 하부 바디의 내측에는 덕트 내관이 형성되고,
    상기 덕트 내관에는 복수의 싸이클론 홀이 형성된 것을 특징으로 하는,
    가변형 스노클 덕트.
  6. 상부 바디와 하부 바디로 구성되는 가변형 스노클 덕트를 제어하는 방법에 있어서,
    ECU의 정보를 이용하여 흡기부압, 차속, 노면경사도 중 어느 하나 이상의 정보를 판단하여 정해진 기준을 초과하는 경우, 상기 상부 바디의 하단부에 결합된 전자석에 신호를 인가함으로써 상기 상부 바디가 상기 하부 바디 측으로 슬라이딩되도록 하는 것을 특징으로 하는,
    가변형 스노클 덕트 제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 하부 바디의 상단부 및 상기 상부 바디의 하단부는 스틸 소재로 마련되고,
    상기 하부 바디의 상단부와 상기 상부 바디의 하단부는 메인 스프링에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는,
    가변형 스노클 덕트 제어 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 흡기부압을 판단하여, 상기 흡기부압이 -250mmAq를 초과하면 상기 상부 바디의 슬라이딩을 최대화하여 상기 가변형 스노클 덕트의 전체 길이가 최소화되도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
    가변형 스노클 덕트 제어 방법.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 차속을 판단하여, 상기 차속이 30KPH를 초과하면 상기 상부 바디의 슬라이딩을 최대화하여 상기 가변형 스노클 덕트의 전체 길이가 최소화되도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
    가변형 스노클 덕트 제어 방법.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 노면경사도의 판단은 GPS 정보를 추가 이용하는 것을 특징으로 하는,
    가변형 스노클 덕트 제어 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 노면경사도를 판단하여, 상기 노면경사도가 0도를 초과하면 상기 상부 바디의 슬라이딩을 최대화하여 상기 가변형 스노클 덕트의 전체 길이가 최소화되도록 제어하는 것을 특징으로 하는,
    가변형 스노클 덕트 제어 방법.
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